CN116525935B - 聚合物电解质预聚液、聚合物电解质及电化学装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及聚合物电解质预聚液、聚合物电解质及电化学装置，聚合物电解质预聚液包括单体及电解液，单体通过自由基聚合形成聚合物分子链，聚合物分子交联形成三维网络结构聚合物电解质；电解液中包括有机溶剂，流动性较强，能渗透进电极孔隙中，促进聚合物电解质与电极之间的界面接触，提高聚合物电解质与电极之间界面浸润性，能够提高离子电导率，促进锂离子传输，提升电池的电化学性能。

Description

聚合物电解质预聚液、聚合物电解质及电化学装置
技术领域
本发明涉及固态电解质技术领域，尤其涉及聚合物电解质预聚液、聚合物电解质及电化学装置。
背景技术
锂离子电池具有能量密度大、循环寿命高、环境污染小和无记忆效应等优点，因此被广泛应用于电动汽车及消费类电子产品中。传统的锂离子电池采用有机电解液作为电解质，但有机电解液使用过程中会出现锂枝晶生长和易燃、易爆、易挥发泄露等安全隐患。因此可以采用固态电解质来代替有机电解液，可以有效提高锂离子电池的安全性能。
商业化的负极材料一般为石墨或硅基材料，硅基材料表面常包覆碳层。负极界面容易产生固态电解质膜（SEI膜），SEI膜对电池电性能和安全性影响很大，而SEI膜的形成与生长受电解质对石墨或碳包覆层浸润性的影响很大，良好界面浸润性是产生界面良好接触的关键因素。商业化的高比容正极材料一般为镍钴锰三元金属化合物，正极表面有较多金属离子，极性较大，正极界面也容易形成固态电解质膜（CEI膜），同样地，CEI膜的形成与作用受界面接触和浸润影响较大。
由于固态电解质缺乏流动性，导致电解质与电极之间的界面浸润性不佳，电解质分子难以渗透入电极中，电解质与电极活性物质之间的界面有效接触面积减小，导致电解质离子电导率降低，影响锂离子在电池内部的传输效率。
发明内容
鉴于此，本申请提供聚合物电解质预聚液、聚合物电解质及电化学装置，能够提高聚合物电解质与电极之间的界面浸润性，能够提高离子电导率，促进锂离子传输，提升电池的电化学性能。
第一方面，本申请提供一种聚合物电解质预聚液，所述聚合物电解质预聚液包括单体及电解液，所述单体包括含共轭芳香基团的第一丙烯酸酯类单体及含极性基团的第二丙烯酸酯类单体。
在一些实施方式中，所述共轭芳香基团选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团。
在一些实施方式中，所述共轭芳香基团选自取代或未取代的苯基、萘基、苊基、茐基、吡啶基、吡咯基、菲基、蒽基、荧蒽基、芘基及联苯基中的至少一种。
在一些实施方式中，所述极性基团包括氧原子、硫原子、羰基和酯基中的至少一种。
在一些实施方式中，所述第一丙烯酸酯类单体选自式I所示的化合物，
式I；
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
所述第二丙烯酸酯类单体选自式II所示的化合物，
式II；
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数。
在一些实施方式中，在所述聚合物电解质预聚液中，所述第一丙烯酸酯类单体和所述第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:9~9:1。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质预聚液的界面接触角为C°，C的取值范围为30~60。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质预聚液的粘度为D cP，D的取值范围为5~20。
在一些实施方式中，所述单体在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，W取值范围为2~10。
在一些实施方式中，所述单体在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，所述聚合物电解质预聚液的界面接触角为C°，所述聚合物电解质预聚液的粘度为D cP，所述聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的阻抗为E mΩ，所述聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的离子电导率为F mS/cm，且所述阻抗满足以下关系：
D*W*100/（F* cosC）≤E≤D*W*400*cosC。
在一些实施方式中，所述电解液在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为88%~98%。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述有机溶剂在所述电解液中的质量占比为60%~80%。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述有机溶剂包括碳酸酯类化合物或羧酸酯类化合物。
在一些实施方式中，所述有机溶剂包括碳酸酯类化合物，所述碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述有机溶剂包括羧酸酯类化合物，所述羧酸酯类化合物包括乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯或甲酸苄酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述添加剂在所述电解液中的质量占比为1%~10%。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、丙磺酸内酯、柠康酸酐和亚磷酸三苯酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述锂盐在所述电解液中的质量占比为10%~30%。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质预聚液还包括引发剂。
在一些实施方式中，所述引发剂包括偶氮腈类化合物和过氧化物类化合物中的至少一种。
在一些实施方式中，所述引发剂包括偶氮腈类化合物，所述偶氮腈类化合物包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。
在一些实施方式中，所述引发剂包括过氧化物类化合物，所述过氧化物类化合物包括过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化十二酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢对烷和过氧化甲乙酮中的至少一种。
在一些实施方式中，所述引发剂在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为0.02%~0.12%。
在一些实施方式中，所述电解液在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为88%~98%。
第二方面，本申请提供一种聚合物电解质，所述聚合物电解质为第一方面所述的聚合物电解质预聚液通过原位聚合得到，
所述聚合物电解质包括式III所示结构的聚合物分子链，
式III；
其中，A为式I所示的第一丙烯酸酯类单体，B为式II所示的第二丙烯酸酯类单体，m1≥0，m2≥0，且m1+m2>0；所述第一丙烯酸酯类单体与所述第二丙烯酸酯类单体聚合形成所述聚合物分子链，所述聚合物分子链交联形成三维网络结构的聚合物；
/>
式I； 式II；
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数。
在一些实施方式中，所述原位聚合的反应温度为40℃~80℃。
在一些实施方式中，所述原位聚合的反应时间为6h~24h。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质的阻抗为E mΩ，E的取值范围为30~100。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质的离子电导率为F mS/cm，F的取值范围为1~9。
第三方面，本申请提供一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括第二方面所述的聚合物电解质。
与现有技术相比，本申请的技术方案至少具有以下有益效果：
本申请提供的聚合物电解质预聚液包括单体和电解液，第一，第一丙烯酸酯类单体含有共轭芳香基团，共轭芳香基团为多元环结构，能与具有共轭大π多元环的石墨、碳层（目前市售的常见的负极材料包括石墨类碳材料或者具有碳包覆层）发生π-π共轭作用，还能与负极材料表面的结构缺陷位形成π-π共轭作用，共轭环的大π键具有离域的π电子云，能与负极材料中的碳六元环发生电子共轭效应，提高单体与负极材料颗粒表面的相互作用，促进单体在负极材料颗粒表面的浸润与连接，有利于预聚液中的单体聚合后形成聚合物分子链，提高预聚液中的单体聚合后形成的聚合物分子链与负极材料的连接作用强度，并且在负极材料颗粒表面形成均匀高效的界面层，还能进一步增大预聚液固化后形成的聚合物电解质与电极片之间的粘结性；第二，共轭芳香基团产生的π-π共轭作用能促使由预聚液中的单体聚合形成的聚合物在界面处优先沉积，聚合物沉积后形成界面涂层，能提升活性物与电解质层间的界面介电常数，产生更强的介电屏蔽效应，在聚合物涂层的作用下内电势场被削弱，降低锂离子在锂枝晶尖端处的定向移动，则减小锂枝晶刺破聚合物涂层的概率，提高固态电池界面稳定性。第三，共轭芳香基团产生的π-π共轭作用能减小电解液溶剂的共插入反应，即减小溶剂对负极材料（例如石墨碳层）的剥离，提高负极活性物在充放电过程中的结构稳定性，有助于改善固态电池的充放电循环稳定性。第四，第二丙烯酸酯类单体含有极性基团，极性基团的分子偶极矩较大，极性较强；极性基团能够与负极材料中的碳层的结构缺陷（羟基、氨基或羧基等）发生反应，形成化学键连接，还能够与正极材料中的金属离子产生极性相吸作用，可以提高由预聚液中的单体聚合形成的聚合物分子链与负极材料或正极材料的连接强度，促进固化后形成的固态电解质与极片界面形成良好的接触，有助于提高电化学装置的比容量。
本申请提供的聚合物电解质，其由上述聚合物电解质预聚液原位聚合固化形成，聚合物电解质中的聚合物分子链之间通过交联点形成三维网络结构，该聚合物电解质具有粘结性，能与电极相互作用，形成稳定的电极与电解质界面，从而提高聚合物电解质与电极之间的界面浸润性；电解液中含有活性锂离子，流动性较强，能渗透入电极孔隙中，且电解液分子与单体分子都为极性分子，能发生极强的相互作用，形成稳定可靠的聚合物电解质凝胶，提高电池的安全性。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本申请实施例提供的聚合物电解质的三维网络结构示意图；
图2为本申请实施例1提供的聚合物电解质预聚液的界面接触角测试结果示意图；
图3为本申请实施例1提供的聚合物电解质离子电导率测试结果示意图。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
第一方面，本申请提供一种聚合物电解质预聚液，所述聚合物电解质预聚液包括单体及电解液，所述单体包括含共轭芳香基团的第一丙烯酸酯类单体及含极性基团的第二丙烯酸酯类单体。
本申请提供的聚合物电解质预聚液包括单体和电解液，第一，第一丙烯酸酯类单体含有共轭芳香基团，共轭芳香基团为多元环结构，能与具有共轭大π多元环的石墨、碳层发生π-π共轭作用，还能与负极材料表面的结构缺陷位形成π-π共轭作用，共轭环的大π键具有离域的π电子云，能与负极材料中的碳六元环发生电子共轭效应，提高单体与负极材料颗粒（例如硅基负极材料、石墨负极材料）表面的相互作用，促进单体在负极材料颗粒表面的浸润与连接，有利于预聚液中的单体聚合后形成聚合物分子链，提高预聚液中的单体聚合后形成的聚合物分子链与负极材料的连接作用强度，并且在负极材料颗粒表面形成均匀高效的界面层，还能进一步增大预聚液固化后形成的聚合物电解质与电极片之间的粘结性；第二，共轭芳香基团产生的π-π共轭作用能促使由预聚液中的单体聚合形成的聚合物在界面处优先沉积，聚合物沉积后形成界面涂层，能提升活性物与电解质层间的界面介电常数，产生更强的介电屏蔽效应，在聚合物涂层的作用下内电势场被削弱，降低锂离子在锂枝晶尖端处的定向移动，则减小锂枝晶刺破聚合物涂层的概率，提高固态电池界面稳定性。第三，共轭芳香基团产生的π-π共轭作用能减小电解液溶剂的共插入反应，即减小溶剂对负极材料（例如石墨碳层）的剥离，提高负极活性物在充放电过程中的结构稳定性，有助于改善固态电池的充放电循环稳定性。
另外，第二丙烯酸酯类单体含有极性基团，极性基团的分子偶极矩较大，极性较强；在制备成电池后，极性基团能够与负极材料中的碳层的结构缺陷（羟基、氨基或羧基等）发生反应，形成化学键连接，还能够与正极材料中的金属离子产生极性相吸作用，可以提高由预聚液中的单体聚合形成的聚合物分子链与负极材料或正极材料的连接强度，促进固化后形成的固态电解质与极片界面形成良好的接触，有助于提高电化学装置的比容量。电解液中含有活性锂离子，流动性较强，能渗透入电极孔隙中，且电解液分子与单体分子都为极性分子，能发生极强的相互作用，形成稳定可靠的聚合物电解质凝胶，提高电池的安全性。
在一些实施方式中，所述共轭芳香基团选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团，具体地所述共轭芳香基团选自取代或未取代的苯基、萘基、苊基、茐基、吡啶基、吡咯基、菲基、蒽基、荧蒽基、芘基及联苯基中的至少一种。可以理解地，单体中的第一丙烯酸酯类单体中含有共轭芳香基团，共轭芳香基团为多元环结构，能与同为共轭大π多元环的石墨、碳层发生π-π共轭作用，共轭环的大π键具有离域的π电子云，能与石墨片层的碳六元环发生电子共轭效应，提高单体与负极颗粒表面的相互作用，促进单体在负极颗粒表面的浸润与分布，有利于预聚液中的单体聚合后形成聚合物分子链，在电极颗粒表面形成均匀高效的界面层。共轭作用还能减小电解质溶剂的共插入反应，减小电解质中的有机溶剂对电极材料颗粒表面的碳层的剥离，提高电极材料在充放电过程中的结构稳定性，有助于改善电池的充放电循环稳定性。
在一些实施方式中，所述极性基团包括氧原子、硫原子、羰基或酯基中的至少一种。可以理解地，极性基团的分子偶极矩较大，极性较强；极性基团能够与负极材料中的碳层的结构缺陷（羟基、氨基或羧基等）发生反应，形成化学键连接，还能够与正极材料中的金属离子产生极性相吸作用，可以提高由单体聚合形成的聚合物分子链与负极材料或正极材料的连接强度，促进固化后形成的固态电解质与极片界面形成良好的接触，有助于提高电化学装置的比容量。
在一些实施方式中，所述第一丙烯酸酯类单体选自式I所示的化合物，
式I
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
所述第二丙烯酸酯类单体选自式II所示的化合物，
式II
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数。
具体地，n1的取值可以是0、1、2、3、4或5。优选地，n1的取值为1或2。
n2的取值具体可以是1、2、3、4或5。优选地，n2的的取值为1或2。
n3的取值具体可以是1、2、3、4或5。优选地，n3的的取值为1或2。
a的取值具体可以是0、1、2或3。优选地，a的取值为0或1。
b的取值具体可以是0、1、2或3。优选地，b的取值为0或1。
在一些实施方式中，R3为氧原子，第二丙烯酸酯类单体含有醚氧键，在单体聚合形成聚合物分子链后，聚合物分子链能够保持无规柔性结构，有利于分子链自由伸展，聚合物分子链容易与电解质中的锂盐和溶剂产生络合作用，提高聚合物分子链对锂盐和电解液的溶解、吸纳能力，并进一步提升柔顺性，使得聚合物链的运动能力更强，在电极极片界面的扩散阻力更小，提高固态电解质在电极表界面的浸润效果。
在一些实施方式中，在所述聚合物电解质预聚液中，所述第一丙烯酸酯类单体和所述第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:9~9:1。具体地，第一化合物和第二化合物的质量比可以是1:1、1:2、1:3、1:4、1:5、1:6、1:7、1:8、1:9、9:1、8:1、7:1、6:1、5:1、4:1、3：1或2:1等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。可以理解地，单体中的第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体在合适比例下，聚合物分子链能够保持无规柔性结构，有利于聚合物分子链自由伸展，进一步提升柔顺性，使得聚合物链的运动能力更强，在电极极片界面的扩散阻力更小，提高固态电解质在电极表界面的浸润效果。优选地，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体质量比为1:4~4:1。
在一些实施方式中，聚合物电解质预聚液的界面接触角为C°，C的取值范围为30~60。具体地，界面接触角可以是30°、32°、35°、38°、39°、40°、43°、45°、47°、50°、54°、55°、56°、58°或60°等，也还可以是30°~60°之间的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过聚合物电解质预聚液的界面接触角可以表征聚合物电解质与电极之间的接触和浸润情况。电解质在电极表面铺展开来，在气液固三相界面处，会产生接触角，一般来说，接触角越小，界面浸润效果越佳。
在一些实施方式中，聚合物电解质预聚液的粘度为D cP，D的取值范围为5~20。具体地，D的取值可以是5、6、7、8、9、10、11、13、15、16、17、18、19或20等，当然也还可以是上述范围内的其他值，在此不做限定。可以理解地，通过聚合物电解质预聚液的粘度可以表征电解质材料本身的浸润性和流动性。电解质浸润到电极中，浸润过程受电解质材料的粘性、流动性和与电极相互作用情况等多方面因素影响，一般来说，材料粘度越小，越有利电解质预聚液在电极上的流动润湿。
在一些实施方式中，所述单体在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，W取值范围为2~10。具体地，W的取值可以是2、3、4、5、6、7、8、9或10等，当然也还可以是2~10之间的其他数，在此不做限定。可以理解地，将单体在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比控制在上述范围内，可以发挥单体共轭芳香基团、极性基团与电极金属离子、碳层的相互作用，提高电解质与电极之间的界面浸润性。
在一些实施方式中，单体在聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，聚合物电解质预聚液的界面接触角为C°，聚合物电解质预聚液的粘度为D cP，聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的阻抗为E mΩ，聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的离子电导率为F mS/cm，且所述阻抗满足以下关系：
D*W*100/（F* cosC）≤E≤D*W*400*cosC。
通过大量测试发现，聚合物电解质的阻抗E和离子电导率F、聚合物电解质预聚液的接触角C和粘度D、单体在聚合物电解质预聚液中的质量占比W之间具有关联关系，单体的质量占比过多或过少，都会影响聚合物电解质预聚液的接触角和粘度，而粘度与接触角又会影响电解质的阻抗和离子电导率。通过将五者控制在上述关系范围内，可以提高电解质与电极之间的界面浸润性，使电解质在与电极的界面接触上表现出最佳的浸润效果。聚合物电解质预聚液中单体的含量，即质量占比W，决定了预聚液中单体、电解液的成分占比，会显著影响预聚液的粘度D，协同控制单体的质量含量W、聚合物结构，会显著影响聚合物电解质预聚液在极片的接触角C；另外，单体的质量含量W还会影响聚合物分子链在固态电解质的质量占比，其特有的化学结构也决定了聚合物电解质的离子传导能力，因此，单体的质量含量W及单体的化学结构会共同影响了电解质的离子电导率F，固态电池中电解质的阻抗E受电解质本身的性质，即离子电导率F、电解质对界面浸润接触影响因素（预聚液粘度D、接触角C）共同作用而呈现差异。通过控制单体化学结构的合成、单体含量等关键变量，优化界面阻抗E，通过大量的实验研究，发现界面阻抗E、离子电导率F、预聚液接触角C和粘度D、单体在预聚液的占比W之间的数值依赖关系。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐。
在一些实施方式中，所述有机溶剂在电解液中的质量占比为60%~80%。具体地，溶剂在电解液中的质量占比可以是60%、63%、65%、68%、70%、72%、74%、75%、76%、77%、78%、79%或80%等，当然也还可以是60%~80%之间的其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，所述有机溶剂包括碳酸酯类化合物或羧酸酯类化合物。
在一些实施方式中，所述碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一种。可以理解地，碳酸酯类化合物具有碳酸酯基，聚合物主链中含有的极性基团（例如醚氧基、酯基等），与碳酸酯化合物有着相似相溶作用，可以提高电解液中的有机溶剂与聚合物分子链的相互作用，进而增强聚合物对电解液中的有机溶剂的吸纳能力。
在一些实施方式中，所述羧酸酯类化合物包括乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯或甲酸苄酯中的至少一种。可以理解地，电解液中的羧酸酯，能够与聚合物分子链产生相似相溶作用，进而增强聚合物对电解液中的有机溶剂的吸纳能力。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述添加剂在电解液中的质量占比为1%~10%，具体可以是1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%或10%等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、丙磺酸内酯、柠康酸酐和亚磷酸三苯酯中的至少一种。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述锂盐在电解液中的质量占比为10%~30%。具体地，锂盐在电解液中的质量占比可以是10%、11%、13%、15%、18%、20%、23%、25%、27%、29%或30%等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质预聚液还包括引发剂，引发剂的存在能够有利于单体之间受热分解发生自由基聚合。优选地，引发剂包括自由基引发剂。
在一些实施方式中，所述引发剂包括偶氮腈类化合物和过氧化物类化合物中的至少一种。
在一些实施方式中，所述偶氮腈类化合物包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。
在一些实施方式中，所述过氧化物类化合物包括过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化十二酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢对烷和过氧化甲乙酮中的至少一种。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质预聚液还包括引发剂，所述引发剂在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为0.02%~0.12%，具体可以是0.02%、0.05%、0.06%、0.07%、0.08%、0.09%、0.1%、0.11%或0.12%等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，电解液在聚合物电解质预聚液中的质量占比为88%~98%，具体可以是88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%或98%等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。
第二方面，本申请提供一种聚合物电解质，所述聚合物电解质为第一方面所述的聚合物电解质预聚液通过原位聚合得到，所述聚合物电解质包括式III所示结构的聚合物分子链，
式III
其中，A为式I所示的第一丙烯酸酯类单体，B为式II所示的第二丙烯酸酯类单体，m1≥0，m2≥0，且m1+m2>0；优选的m1取值范围为20~400，m2取值范围为20~400；所述第一丙烯酸酯类单体与所述第二丙烯酸酯类单体聚合形成所述聚合物分子链，所述聚合物分子链交联形成三维网络结构的聚合物;
/>
式I 式II
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数。
在上述方案中，聚合物电解质预聚液中的单体在引发剂作用下发生原位自由基聚合，形成聚合物分子链，聚合物分子链交联形成三维网络结构的聚合物电解质。聚合物分子链侧基含有极性基团，能与负极石墨、硅基颗粒表面碳层的结构缺陷处，如羟基、氨基或羧基等，发生相互作用，促进聚合物电解质与金属离子形成良好的接触；还能与正极金属离子产生极性相互吸引，提高聚合物分子链与正极活性物的连接作用强度，有效浸润正极活性颗粒，发挥正极材料的有效容量。
如图1所示，为聚合物分子链交联形成三维网络结构的聚合物电解质，实心点代表单体之间发生交联，交联处连接三条或四条式III所示结构的聚合物分子链段，交联点之间的线代表聚合物分子链段。
在一些实施方式中，当m1=0时，交联点之间的聚合物分子链为单体B（第二丙烯酸酯类单体）均聚物。
在一些实施方式中，当m2=0时，交联点之间的聚合物分子链为单体A（第一丙烯酸酯类单体）均聚物。
在一些实施方式中，当m1、m2都大于0，即m1+m2>0时，交联点之间的聚合物分子链为单体A（第一丙烯酸酯类单体）、B（第二丙烯酸酯类单体）共聚物，如图1所示，单体A（第一丙烯酸酯类单体）、单体B（第二丙烯酸酯类单体）之间可以发生共聚，每种单体都至少有一个碳碳双键参与共聚反应，剩余的碳碳双键可能未反应或继续与其他单体发生聚合反应，此时，单体中剩余的碳碳双键可以与相同单体或不同单体发生反应，进而产生交联点。因此，本申请中聚合得到聚合物电解质呈三维网络结构。
以下结合具体实施例详细介绍本方案：
步骤S10，配制聚合物电解质预聚液。
在一些实施方式中，聚合物电解质预聚液包括单体和电解液。具体地，将单体和电解液按照一定比例混合均匀，得到聚合物电解质预聚液。
在一些实施方式中，单体包括如式I所示的第一丙烯酸酯类单体及式II所示的第二丙烯酸酯类单体；
/>
式I 式II
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数。
需要说明的是，上述单体的合成可以通过酯化反应制备得到，具体合成步骤包括：
在催化剂的作用下，将丙烯酸或甲基丙烯酸与醇类进行加热反应，过滤、干燥得到单体。
在一些实施方式中，醇可以是丙酸羟乙酯或2-萘基-1-丙醇，催化剂可以是无水氯化钙，加热反应温度可以是30℃~80℃，加热反应时间为3h~12h，干燥具体为采用无水硫酸钠等干燥剂对滤液进行干燥。
在一些实施方式中，单体在聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，W取值范围为2~10。
在一些实施方式中，在聚合物电解质预聚液中，第一丙烯酸酯类单体和所述第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:9~9:1。
在一些实施方式中，电解液在聚合物电解质预聚液中的质量占比为88%~98%。
在一些实施方式中，电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐。
在一些实施方式中，有机溶剂在所述电解液中的质量占比为60%~80%。
在一些实施方式中，有机溶剂包括碳酸酯类化合物或羧酸酯类化合物。
在一些实施方式中，碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一种。可以理解地，碳酸酯类化合物具有碳酸酯基，聚合物主链中含有的极性基团（例如醚氧基、酯基等），与碳酸酯化合物有着相似相溶作用，可以提高电解液中的有机溶剂与聚合物分子链的相互作用，进而增强聚合物对电解液中的有机溶剂的吸纳能力。
在一些实施方式中，羧酸酯类化合物包括乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯或甲酸苄酯中的至少一种。可以理解地，电解液中的羧酸酯，能够与聚合物分子链产生相似相溶作用，进而增强聚合物对电解液中的有机溶剂的吸纳能力。
在一些实施方式中，所述电解液包括添加剂，所述添加剂在所述电解液中的质量占比为1%~10%。
在一些实施方式中，添加剂包括硫酸乙烯酯、丙磺酸内酯、柠康酸酐和亚磷酸三苯酯中的至少一种。
在一些实施方式中，锂盐在电解液中的质量占比为10%~30%。
在一些实施方式中，锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
在一些实施方式中，聚合物电解质预聚液还包括引发剂。
在一些实施方式中，引发剂包括偶氮腈类化合物和过氧化物类化合物中的至少一种。
在一些实施方式中，引发剂包括偶氮腈类化合物，所述偶氮腈类化合物包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈。
在一些实施方式中，引发剂包括过氧化物类化合物，所述过氧化物类化合物包括过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化十二酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢对烷和过氧化甲乙酮中的至少一种。
在一些实施方式中，引发剂在聚合物电解质预聚液中的质量占比为0.02%~0.12%。
步骤S20，将聚合物电解质预聚液加入组装好的干电芯内，加热发生原位聚合反应，得到电池，所述电池包括正极、负极、隔膜以及聚合物电解质。
在一些实施方式中，所述原位聚合的反应温度为40℃~80℃。具体地，原位聚合的反应温度可以是40℃、45℃、50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。
在一些实施方式中，所述原位聚合的反应时间为6h~24h，原位聚合的反应时间可以是6h、8 h 、10 h、12 h、15 h、17 h、20 h、21 h、22 h、23 h或24 h等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。在上述方案中，将有机单体注入到电芯内，由于有机单体呈液态，对电芯的正负极浸润性极佳，再进行原位聚合热固化，得到与正负电极达到分子级接触的半固态电池，极大改善界面性能。其中，电池正极为高镍三元，电池负极为石墨或硅基，隔膜为聚丙烯、聚乙烯或聚纤维素薄膜等多孔骨架材料。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质的阻抗为E mΩ，E的取值范围为30~100。具体地，聚合物电解质的阻抗E可以是30 mΩ、35 mΩ、40 mΩ、45 mΩ、50 mΩ、55 mΩ、60 mΩ、65 mΩ、70 mΩ、75 mΩ、80 mΩ、85 mΩ、90 mΩ、95 mΩ或100 mΩ等，当然也还可以是上述范围内其他值，在此不做限定。在固态电池中，通过测试聚合物电解质的阻抗（DCR）可以表征聚合物电解质对电极的界面浸润效果，浸润越充分，固态电解质对锂离子的溶解和传导能力增强，阻抗越小。因此，采用本申请提供的聚合物电解质预聚液来浸润电极，原位加热聚合得到的聚合物电解质的阻抗（DCR）能够控制在上述范围内，可见聚合物电解质与电极的界面能够充分接触，表现出聚合物电解质较好的浸润效果。
在一些实施方式中，所述聚合物电解质的离子电导率为F mS/cm，F的取值范围为1~9，具体可以是1 mS/cm、2 mS/cm、3 mS/cm、4 mS/cm、5 mS/cm、6 mS/cm、7 mS/cm、8 mS/cm或9 mS/cm等，在此不做限定。
可以理解地，通过离子电导率可以表征聚合物电解质对锂离子的溶解和传导能力，电解质材料的首要功效在于传导锂离子，需要具备高离子电导率，才能有效起到介质作用，否则电池内部极化极为严重，无法有效充放电；如果电解质与电极界面浸润性很差，电解质的高离子电导率无法发挥作用，导致离子无法有效传导。聚合物电解质的离子电导率在上述范围内，一方面，能满足锂离子传导所需要的的高离子电导率；另一方面，可以保证电解质与电极界面良好的界面浸润性，从而发挥电解质的高离子电导率，有效传导锂离子。
第三方面，本申请提供一种电化学装置，所述电化学装置包括如第二方面所述的聚合物电解质。
下面分多个实施例对本发明实施例进行进一步的说明。其中，本发明实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例1
（1）将5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-1所示，n1=1，a=0，R1为萘基，R2为甲基）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-1所示，n2=1，n3=2，b=0，R3为酯基，R4为甲基）和0.1g的偶氮二异丁腈溶于90.4g的电解液中，在干燥间（相对湿度低于2%，露点低于-40℃）内室温下混合均匀，得到聚合物电解质预聚液；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:1，电解液中含30g的碳酸甲乙酯、20g的碳酸二乙酯、16g的碳酸丙烯酯、8g氟代碳酸乙烯酯、0.2g的亚磷酸三苯酯、0.7g的硫酸乙烯酯、0.5g的柠康酸酐和10g的六氟磷酸锂以及及5g的双氟磺酰亚胺锂；
（2）将聚合物电解质预聚液注入到正负极片、隔膜组装好的干电芯中，用热塑封机预封好，在室温下静置浸润24h~72h后，转移至热烘箱内缓慢加热至60℃，反应24h，得到聚合物电解质凝胶，制备形成固态电池。
/>
式I-1 式II-1。
实施例2
（1）将6g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-2所示，n1=1，a=0，R1为萘基，R2为氢原子）、3g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-2所示，n2=1，n3=2，b=0，R3为酯基，R4为氢原子）和0.09g的偶偶氮二异庚腈溶于90.6g的电解液中，在干燥间（相对湿度低于2%，露点低于-40℃）内室温下混合均匀，得到聚合物电解质预聚液；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为2:1，电解液中含20g的碳酸甲乙酯、15g的碳酸二甲酯、15g的丙酸乙酯、12g的碳酸乙烯酯、10g氟代碳酸乙烯酯、0.3g的丙磺酸内酯、0.8g的硫酸乙烯酯、0.5g的柠康酸酐和6g的六氟磷酸锂、10g的双氟磺酰亚胺锂以及1g的双三氟甲基磺酰亚胺锂；
（2）将聚合物电解质预聚液注入到正负极片、隔膜组装好的干电芯中，用热塑封机预封好，在室温下静置浸润24h后，转移至热烘箱内缓慢加热至50℃，反应48h，得到聚合物电解质凝胶，制备形成固态电池。
/>
式I-2 式II-2。
实施例3
与实施例1相比，不同之处在于：采用5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-3所示，n1=2，a=0，R1为吡啶基，R2为甲基）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-3所示，n2=2，n3=2，b=1，R3为氧原子，R4为甲基）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:1。
/>
式I-3 式II-3。
实施例4
与实施例1相比，不同之处在于：采用5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-4所示，n1=2，a=0，R1为苊基，R2为甲基）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-4所示，n2=2，n3=2，b=1，R3为羰基，R4为甲基）；
其中，第一化合物和第二化合物的质量比为1:1。
/>
式I-4 式II-4。
实施例5
与实施例1相比，不同之处在于：采用8g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-5所示，n1=1，a=1，R1为苯基，R2为甲基）、2g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-5所示，n2=2，n3=2，b=1，R3为羰基，R4为甲基）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为4:1。
/>
式I-5 式II-5。
实施例6
与实施例1相比，不同之处在于：采用6g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-6所示，n1=1，a=1，R1为芴基，R2为甲基）、3g的单体B6（结构如式II-6所示，n2=2，n3=2，b=1，R3为硫原子，R4为甲基）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为2:1。
/>
式I-6 式II-6。
实施例7
与实施例1相比，不同之处在于：采用5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-7所示，n1=1，a=2，R1为苯基，R2为甲基）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-7所示，n2=2，n3=2，b=2，R3为氧原子，R4为氢原子）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:1。
/>
式I-7 式II-7。
实施例8
与实施例1相比，不同之处在于：采用5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-8所示，n1=1，a=3，R1为苯基，R2为氢原子）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-8所示，n2=2，n3=2，b=2，R3为氧原子，R4为氢原子）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:1。
/>
式I-8 式II-8。
实施例9
与实施例1相比，不同之处在于：采用9g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-9所示，n1=1，a=0，R1为萘基，R2为氢原子）、1g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-9所示，n2=1，n3=2，b=0，R3为酯基，R4为甲基）；
其中，第一化丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为9:1。
/>
式I-9 式II-9。
对比例1
与实施例1相比，不同之处在于：不加入第二丙烯酸酯类单体，只加入5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-1所示，n1=1，a=0，R1为萘基，R2为甲基）。
对比例2
与实施例1相比，不同之处在于：不加入第一丙烯酸酯类单体，只加入5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-1所示，n2=1，n3=2，b=0，R3为酯基，R4为甲基）。
对比例3
与实施例1相比，不同之处在于：采用5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-10所示，n1=1，a=0，R1为甲基，R2为甲基）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-10所示，n2=1，n3=2，b=0，R3为氧原子，R4为甲基）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:1。
/>
式I-10 式II-10
对比例4
与实施例1相比，不同之处在于：采用5g的第一丙烯酸酯类单体（结构如式I-11所示，n1=1，a=0，R1为萘基，R2为甲基）、5g的第二丙烯酸酯类单体（结构如式II-11所示，n2=1，n3=8，b=0，R3为碳原子，R4为甲基）；
其中，第一丙烯酸酯类单体和第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:1。
/>
式I-11 式II-11
测试方法
（1）聚合物电解质的阻抗（DCR）的测试方法：
参照国标GB/T 31467测试电池DCR，采用的电池体系是正极为高镍三元811系正极材料，电池负极为人造石墨，隔膜为聚丙烯/聚乙烯/聚丙烯三层膜多孔材料的叠片软包电池，DCR放电（I1，t1）=|V0-V1|/I1，其中V0为静止结束放电开始的采样电压，V1为放电结束时电压，t1为放电持续时间，I1为放电电流值，规定是允许的最大电流值Imax，一般在1.5C～3C。此种测试及计算方法简单，只对电池进 行一定时间的充放电，然后计算得到DCR值。
（2）聚合物电解质的离子电导率的测试方法：
用两片不锈钢片夹住聚合物电解质膜样品，放在2016型电池壳中，在电化学工作站(BioLogic Science Instruments)采用电化学交流阻抗谱法来测量锂离子电导率，频率范围为0.1Hz～100kHz，根据σ=L/(R*S)，σ为离子电导率，L为电解质厚度，S为电解质膜与电极接触的面积，R为阻抗仪测量得出的阻抗。
（3）聚合物电解质预聚液的粘度的测试方法：
采用NDJ-5S数显旋转式粘度计测试聚合物电解质预聚液的粘度，将预聚液倒入直径大于60mm的平底容器，预聚液温度维持在25℃，操作台面稳定无震动。将仪器保护架逆向旋入仪器下端头上，使用L0号转子逆时针旋入仪器万向接头，旋转升降钮，使转子缓慢浸入预聚液，直至转子液面标志，即凹槽刻度，和液面成同一平面，再次调整好仪器水平。按转子选择键，选择转速再按确定键。转子开始转动，待显示值稳定后，按停止键读取粘度数值。
（4）聚合物电解质预聚液的界面接触角的测试方法：
用微量进液针吸取待测液体样品，安装在自动进样器上；先后分别剪出小块正极、负极两种极片，采用的正负极分别为高镍三元811系正极材料和人造石墨，用夹持器夹住极片两端，调整旋钮时极片拉伸平整，置于测量台；通过软件控制自动进样器，推出1μL样品液滴，通过高速摄像机捕捉到液滴接触极片瞬间的画面，并自动计算出液滴在极片的界面接触角，取两种极片的平均值为界面接触角。
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由图2的结果可知，实施例1制得的聚合物电解质预聚液对电极的界面接触角为45°，接触角较小，说明预聚液对电极的界面接触和浸润较佳。由图3的结果可知，实施例1制得的聚合物电解质薄膜锂离子电导率较高，能快速传导锂离子。
根据表1的数据可知，实施例1至实施例8的聚合物电解质预聚液，其界面接触角较小，在30°至60°之间，说明预聚液对电极的界面接触和浸润较佳。聚合物电解质预聚液的粘度也较小，在5 cP至20 cP之间，有利于聚合物电解质预聚液在极片表面流动，并充分浸润极片上的活性物质。聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的离子电导率能高达1mS/cm及以上，且阻抗（DCR）在30 mΩ~100mΩ之间。
聚合物电解质预聚液包括单体和电解液，单体通过自由基聚合形成聚合物分子链，聚合物分子交联形成三维网络结构聚合物电解质，具有粘结性，与电极相互作用，形成稳定的电极与电解质界面，能提高电极与电解质之间的浸润性，提高聚合物电解质的离子电导率，降低聚合物电解质的阻抗。
实施例9的聚合物电解质预聚液中第一丙烯酸酯类单体与第二丙烯酸酯类单体的质量比为9:1，聚合物电解质预聚液的界面接触角和粘度有所增大，预聚液对电极的浸润效果有所下降，聚合物电解质的离子电导率下降，且电解质的阻抗增大。这是因为第一丙烯酸酯类单体的含量较多，聚合物分子链很难保持无规柔性结构，不利于分子链自由伸展，不能够进一步提升柔顺性，使得聚合物链的运动能力更强，在电极极片界面的扩散阻力更小，提高固态电解质在电极表界面的浸润效果。与实施例1相比，对比例1的聚合物电解质预聚液中没有加入第二丙烯酸酯类单体，聚合物电解质预聚液的界面接触角与粘度增大，预聚液对电极的浸润效果下降，且预聚液中第一丙烯酸酯类单体聚合形成的聚合物分子链中不存在极性基团，聚合物电解质与极片的连接强度下降，电解质与电极之间的界面接触不充分，电解质与极片界面难以形成良好的接触，使得聚合物电解质对电极的浸润效果下降，聚合物电解质的离子电导率大幅降低，从而使得聚合物电解质的阻抗增大。
与实施例1相比，对比例2的聚合物电解质预聚液中没有加入第一丙烯酸酯类单体，聚合物电解质预聚液的界面接触角与粘度增大，预聚液对电极的浸润效果下降，且预聚液中第二丙烯酸酯类单体聚合形成的聚合物分子链中不存在共轭芳香基团，单体分子与电极表面的相互作用减弱，聚合物分子链与电极间的有效界面接触面积减小，聚合物与电极的界面不能够充分接触，聚合物分子链难以在电极颗粒表面形成均匀高效的界面层，聚合物电解质的浸润效果差，聚合物电解质的离子导电率低，导致聚合物电解质的阻抗增大。
与实施例1相比，对比例3的聚合物电解质预聚液中加入的第一丙烯酸酯类单体中不存在共轭芳香基团，使得聚合物电解质预聚液的界面接触角与粘度增大，预聚液对电极的浸润效果下降，且不存在共轭芳香基团导致单体分子与电极表面的相互作用减弱，不利于单体聚合后形成的聚合物分子链与电极之间的界面接触，聚合物电解质的界面浸润性差，聚合物电解质的离子导电率降低，导致聚合物电解质的阻抗增大。
与实施例1相比，对比例4的聚合物电解质预聚液中加入的第二丙烯酸酯类单体中不含极性基团，聚合物电解质预聚液的界面接触角与粘度增大，预聚液对电极的浸润效果差，聚合后生成的聚合物分子链中不含极性基团，聚合物分子链与极片的连接强度下降，对电极活性物质的有效浸润减少，导致聚合物电解质与电极之间的浸润性差，聚合物电解质的离子导电率低，从而导致聚合物电解质的阻抗增大。
本申请虽然以较佳实施例公开如上，但并不是用来限定权利要求，任何本领域技术人员在不脱离本申请构思的前提下，都可以做出若干可能的变动和修改，因此本申请的保护范围应当以本申请权利要求所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种聚合物电解质预聚液，其特征在于，所述聚合物电解质预聚液包括单体及电解液，所述单体包括含共轭芳香基团的第一丙烯酸酯类单体及含极性基团的第二丙烯酸酯类单体；所述第一丙烯酸酯类单体选自式I所示的化合物，
，
式I
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
所述第二丙烯酸酯类单体选自式II所示的化合物，
，
式II
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数，所述极性基团包括氧原子、硫原子、羰基和酯基中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的聚合物电解质预聚液，其特征在于，
所述共轭芳香基团选自取代或未取代的苯基、萘基、苊基、茐基、吡啶基、吡咯基、菲基、蒽基、荧蒽基、芘基及联苯基中的至少一种。
3.根据权利要求1~2任一项所述的聚合物电解质预聚液，其特征在于，所述聚合物电解质预聚液满足以下特征（1）~（4）中的至少一种：
（1）在所述聚合物电解质预聚液中，所述第一丙烯酸酯类单体和所述第二丙烯酸酯类单体的质量比为1:9~9:1；
（2）所述聚合物电解质预聚液的界面接触角为C°，C的取值范围为30~60；
（3）所述聚合物电解质预聚液的粘度为D cP，D的取值范围为5~20；
（4）所述单体在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，W取值范围为2~10。
4.根据权利要求1所述的聚合物电解质预聚液，其特征在于，所述单体在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为W %，所述聚合物电解质预聚液的界面接触角为C°，所述聚合物电解质预聚液的粘度为D cP，所述聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的阻抗为E mΩ，所述聚合物电解质预聚液聚合形成的聚合物电解质的离子电导率为F mS/cm，且所述阻抗满足以下关系：
D*W*100/（F* cosC）≤E≤D*W*400*cosC。
5.根据权利要求1所述的聚合物电解质预聚液，其特征在于，所述聚合物电解质预聚液满足以下特征（1）~（10）中的至少一种：
（1）所述电解液在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为88%~98%；
（2）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐；
（3）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述有机溶剂在所述电解液中的质量占比为60%~80%；
（4）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述有机溶剂包括碳酸酯类化合物或羧酸酯类化合物；
（5）所述有机溶剂包括碳酸酯类化合物，所述碳酸酯类化合物包括碳酸亚乙酯、碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯、碳酸甲乙酯、碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯和碳酸丁烯酯中的至少一种；
（6）所述有机溶剂包括羧酸酯类化合物，所述羧酸酯类化合物包括乙酸乙酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯、乙酸丙酯或甲酸苄酯中的至少一种；
（7）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述添加剂在所述电解液中的质量占比为1%~10%；
（8）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述添加剂包括硫酸乙烯酯、丙磺酸内酯、柠康酸酐和亚磷酸三苯酯中的至少一种；
（9）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述锂盐在所述电解液中的质量占比为10%~30%；
（10）所述电解液包括有机溶剂、添加剂以及锂盐，所述锂盐包括六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂、双草酸硼酸锂和二氟草酸硼酸锂中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的聚合物电解质预聚液，其特征在于，所述聚合物电解质预聚液还包括引发剂，所述聚合物电解质预聚液满足以下特征（1）~（4）中的至少一种：
（1）所述引发剂包括偶氮腈类化合物和过氧化物类化合物中的至少一种；
（2）所述引发剂包括偶氮腈类化合物，所述偶氮腈类化合物包括偶氮二异丁腈和/或偶氮二异庚腈；
（3）所述引发剂包括过氧化物类化合物，所述过氧化物类化合物包括过氧化苯甲酰、过氧化苯甲酰叔丁酯、过氧化十二酰、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢二异丙苯、过氧化氢对烷和过氧化甲乙酮中的至少一种；
（4）所述引发剂在所述聚合物电解质预聚液中的质量占比为0.02%~0.12%。
7.一种聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物电解质为权利要求1~6任一项所述的聚合物电解质预聚液通过原位聚合固化得到，所述聚合物电解质包括式III所示结构的聚合物分子链；
，
式III
其中，A为式I所示的第一丙烯酸酯类单体，B为式II所示的第二丙烯酸酯类单体，m1>0，m2>0，且m1+m2>0；所述第一丙烯酸酯类单体与所述第二丙烯酸酯类单体聚合形成所述聚合物分子链，所述聚合物分子链交联形成三维网络结构的聚合物；
，
式I 式II
在式I中，R1选自取代或未取代的C5~C20的共轭芳香基团；R2选自氢原子或甲基；n1的取值范围为0~5的自然数；a的取值范围为0~3的自然数；
在式II中，R3为所述极性基团，R4选自氢原子或甲基；n2的取值范围为1~5的自然数，n3的取值范围为1~5的自然数，b的取值范围为0~3的自然数，所述极性基团包括氧原子、硫原子、羰基和酯基中的至少一种。
8.根据权利要求7所述的聚合物电解质，其特征在于，所述聚合物电解质满足以下特征（1）~（4）中的至少一种：
（1）所述原位聚合的反应温度为40℃~80℃；
（2）所述原位聚合的反应时间为6h~24h；
（3）所述聚合物电解质的阻抗为E mΩ，E的取值范围为30~100；
（4）所述聚合物电解质的离子电导率为F mS/cm，F的取值范围为1~9。
9.一种电化学装置，其特征在于，所述电化学装置包括如权利要求7~8任一项所述的聚合物电解质。
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